金洞隧道瓦斯煤系地层施工技术

结合渝怀铁路金洞隧道进口瓦斯煤系地层施工技术,着重介绍隧道瓦斯工区设置及等级确定、煤层位置的确定、瓦斯突出危险性预测及判别准则、防突技术与措施、石门揭煤施工要点、施工安全技术措施、工程效果及体会。     

渝黔铁路瓦斯突出隧道安全施工管理实践

结合渝黔铁路天坪隧道横洞瓦斯突出工区施工特点,介绍瓦斯突出隧道施工安全管理的组织措施、技术措施及管理措施,并对瓦斯突出隧道通风、施工供电及设备、安全避险六大系统、防突技术措施、瓦斯监测及应急救援等进行研究,实践证明各项管理措施安全可靠,为类似铁路瓦斯突出隧道安全施工管理提供参考。     

玉京山隧道“四位一体”揭煤防突施工技术

研究目的:成贵高速铁路玉京山隧道为煤与瓦斯突出隧道,为防止出现煤与瓦斯突出、爆炸的安全事故,在前期地质勘察及施工揭示地质情况的基础上,需要对所经10层煤开展揭煤防突专项设计,并在实施过程中予以调整。C5煤层为玉京山隧道进口工区最先遇见的煤层,为突出煤层。对C5煤层揭煤防突的研究可指导其余煤层的施工。研究结论:(1)按照"四位一体"防突体系,制定的先区域防突后局部防突的施工措施是可行的;(2)高速铁路双线隧道开挖断面约140 m2,远大于一般煤矿巷道的20 m2,"四位一体"防突体系运用于铁路双线隧道,应做相应研究调整;(3)防突措施的选择需根据煤层参数、地质特征、工期进度、安全性、经济性等因素综合确定;(4)C5煤层研究结果不仅可对其余9层煤揭煤提供技术指引,也可供其他铁路隧道揭煤防突设计及施工借鉴。     

浅埋下穿季节性河谷门式封闭结构设计

研究目的:西南山区地形地质条件复杂,高速铁路隧道难免会下穿溪流河谷,隧道浅埋暗挖下穿河谷存在较高的安全风险,在设计中也有很多技术性问题。本文以贵广铁路重点工程岩山隧道下穿八匡河段的设计为工程背景,对隧道浅埋暗挖下穿季节性河谷设计关键技术展开研究。研究结论:(1)浅埋暗挖下穿季节性河谷主要风险有地表水大量涌入隧道突水突泥、暗挖隧道坍方、隧道衬砌结构上浮三部分;(2)采用由咬合桩、压顶梁、压顶抗浮板、框架内注浆加固岩体与全封闭衬砌组成门式封闭结构体系,可大幅降低施工风险且结构安全可靠;(3)先封后挖的施工工序和有效的风险控制预案,可保证下穿施工安全、工程风险可控;(4)研究成果可应用于类似的隧道下穿季节性河谷地段工程设计及施工。     

突出风险隧道安全避险措施应用效果分析研究

以新建叙毕铁路(川滇段)重要节点工程欧家湾隧道进口工区煤与瓦斯突出风险段穿越C1煤层施工过程为背景,利用现场应用对比、数据收集与趋势分析等手段,通过对原有施工技术措施进行不动火工艺改进,并编制石门揭煤专项技术方案,把煤矿井下六大避险系统应用到突出风险段隧道施工中,将现场实时检测的钻屑瓦斯解吸指标K_1和钻孔瓦斯浓度变化趋势作为措施应用效果的分析指标,达到检验防突措施应用效果的目的。实践证明,煤矿安全避险措施在煤与瓦斯突出风险隧道中切实可行且效果显著,能够保障施工安全快速进行,可为类似铁路隧道施工提供借鉴。     

瓦斯突出隧道揭煤施工技术

介绍六沾铁路复线瓦斯突出隧道的超前地质预报、瓦斯突出性预测、揭煤防突工艺和关键技术,以及施工过程中对瓦斯浓度的监控和通风措施,以此保证了瓦斯突出隧道施工的安全。     

齐岳山隧道施工安全防护技术

齐岳山隧道是宜万铁路八座高风险隧道之一,地质条件复杂,不安全因素多,施工风险大。文章结合齐岳山隧道长大坡度斜井运输、瓦斯突出、突泥涌水和坍塌掉顶防范措施情况,简要介绍了应对此类风险的工程技术措施和安全防护设施,以及隧道施工应注意的其它安全事项。     

穿越断裂黏滑带隧道合理抗错断设防长度研究

研究目的:隧道穿越黏滑断层带极易发生错断,其合理的抗错断设防长度一直是业内研究的关键性问题。采用数值计算和黏滑错动模型试验相结合方法,研究隧道穿越断裂黏滑带黏滑错动条件下结构应变、主应力响应特性,探求穿越断裂黏滑带隧道合理抗错断设防长度。研究结论:(1)衬砌主应力最大峰值均出现在断裂黏滑带两侧一定范围内,当远离黏滑断裂带衬砌结构主应力趋于稳定,黏滑错动影响范围在隧道纵向具有显著区域性特征;(2)断裂黏滑错动对活动盘影响范围明显大于固定盘;(3)影响范围内活动盘侧以拉应力破损为主,合理的抗错断设防长度约为(6～7) D;(4)固定盘侧以压应力破损为主,合理的抗错断设防长度(含断层带)约为(4～5) D,且随着断层宽度的增加,固定盘侧影响范围逐渐向断层区域内平移;(5)减错缝的设置可将衬砌结构主应力降至安全范围内,实际工程建议根据衬砌模板台车长度将减错缝与施工缝设置在同一断面;(6)本研究成果可为黏滑错动地质地段隧道抗错断设计和施工提供理论依据。     

华蓥山隧道揭煤施工技术

华蓥山公路隧道既有揭煤开挖突出的可能,其上煤矿采空区又有瓦斯和水聚集,一旦连通便会发生瓦斯和水涌出,将严重影响隧道施工的安全.施工单位对煤层进行探测,根据探测结果采取了相应的防突和防涌水措施,确保了工程的顺利进行.     

大梁隧道突水突石机理分析及处理措施研究

研究目的:大梁隧道施工中通过向斜翼部奥陶系灰岩与板岩接触带时出现突涌水,水量达2 300 m3/h,在处理突涌水过程中又出现了3次较大规模的突水突石,严重地影响隧道施工安全。因此,必须查明隧道突涌水带的水文地质条件,分析突水突石产生的原因,以采取科学合理的处理措施,确保施工安全。研究结论:(1)突涌水带岩体破碎,裂隙充填有粉末状物质,堵塞了地下水径流通道,使地下水位升高、水量聚集,在水动力平衡条件破坏后,产成突水突石;(2)迂回平导宜设置在地下水补给径流方向的下游侧,以降低施工风险;(3)高位泄水洞宜设置在地下水补给径流方向的上游侧,终点底面高程宜高于正洞拱顶6~10 m;(4)本研究成果对高压富水隧道水文地质条件分析及突涌水处理具有一定的实用意义。     

瓦斯隧道施工安全管理控制要点分析

瓦斯隧道施工存在诸多安全风险因素。本文通过遂成铁路、贵广铁路等4座瓦斯隧道施工现场管理工作实践,介绍了在瓦斯隧道施工管理工作中,应重点关注的超前地质预报、专项施工安全方案、应急救援预案等关键事项;对瓦斯隧道开挖、钻爆设计、防突、瓦斯检测、施工通风、防火等各工序的管理工作控制要点及检查要求进行了详细阐述;介绍了在现场管理过程中,为了保证瓦斯隧道施工安全,相关单位应该制定应急预案、建立专门组织机构、以及灾害事故处理的方法及措施。     

铁路瓦斯隧道等级划分方法研究

研究目的:目前规范以绝对瓦斯涌出量0.5 m3/min作为铁路隧道高、低瓦斯等级界限值,如今随着高速、大断面铁路瓦斯隧道的不断涌现,施工通风方式和工艺已发生很大变化,这种分类方法不能完全适用于大断面瓦斯隧道,将增加不必要的设备投入及工程措施,造成投资浪费。本文通过分析国内外矿井、公路及铁路隧道的瓦斯等级划分,结合隧道断面面积、需风量和瓦斯浓度等影响指标提出铁路瓦斯隧道等级划分标准,从而满足瓦斯隧道设计与施工的使用。研究结论:(1)根据安全瓦斯浓度,并结合隧道断面大小和通风要求提出了铁路瓦斯隧道等级划分方法,据此对成贵铁路瓦斯隧道进行分级,分级结果可减少工程投资,加快施工进度;(2)提出了微瓦斯隧道,明确低瓦斯与高瓦斯的浓度分界值为0.3%,微瓦斯与低瓦斯的浓度分界值为0.1%;(3)按断面面积将铁路隧道分为Ⅰ类(30~70 m~2)、Ⅱ类(70~110 m~2)、Ⅲ类(110~140 m~2)和Ⅳ类(≥140 m~2);(4)提出了用于瓦斯隧道分级的临界通风量计算方法,低瓦斯与微瓦斯临界通风量按0.15 m/s乘以隧道面积计算,低瓦斯与高瓦斯临界通风量按0.2 m/s乘以隧道面积计算;(5)本研究成果可为铁路瓦斯隧道设计和施工提供借鉴。     

武广铁路客运专线瓦斯隧道施工监理控制要点

武广客运专线瓦斯隧道施工监理重点为单独编制瓦斯突出隧道施工组织设计：开工前施工单位对施工作业、现场管理等进洞人员进行安全技术培训；特种作业人员必须持证上岗；机电设备应具有防爆性能：钻爆作业必须严格执行工艺；严格控制洞内各工序作业及起始时间；建立专门机构进行通风、防突、防爆及瓦斯检测工作，设置消防设施，制定应急及救援预案等。     

湘桂铁路复线石山岭隧道抗瓦斯设计

为确保隧道施工及运营安全，针对湘桂铁路复线石山岭隧道出口段穿越含煤地层，属低瓦斯工区二级瓦斯地段的情况，提出了特殊的抗瓦斯衬砌、超前支护、气水并防并排设计和工程安全措施。     

BP神经网络法预测隧道瓦斯突出的模型与实例

研究目的:目前隧道煤与瓦斯突出预测主要采用煤炭的常规接触式预测方法,如综合指标法、钻屑指标法等,但隧道与煤巷在断面大小、施工支护等方面有诸多不同,照搬煤炭预测方法并不一定能取得预期效果。本文根据煤与瓦斯突出综合作用假说,借鉴BP神经网络原理,对隧道瓦斯突出的多指标神经网络综合预测进行探讨,确定突出的评价指标,构建神经网络预测模型,通过神经网络模型的训练和回判,综合评价预测煤与瓦斯突出危险性。研究结论:(1)在综合分析突出影响因素基础上,基于瓦斯突出综合作用假说机理,提出了BP神经网络预测隧道煤与瓦斯突出危险性的方法;(2)选取瓦斯压力、地质构造、隧道埋深、煤的坚固系数、煤体结构类型及瓦斯放散初速度作为突出评价指标;(3)采集矿井突出样本进行神经网络模型的训练及回判,通过对已建成瓦斯隧道进行判别,判别结果与实际相符,验证了矿井突出样本应用到瓦斯隧道的突出预测可行性;(4)通过BP神经网络对成贵高铁7座高瓦斯隧道进行预测判别,表明玉京山隧道C5、C6煤层具有突出危险性,其他6座隧道无突出危险性;(5)本研究成果可为瓦斯隧道设计与施工提供借鉴。     

鹞子岩瓦斯突出隧道揭煤工程防突设计

鹞子岩隧道于背斜核部、大断层附近连续六次穿过突出煤层,煤层厚度大、间距小,瓦斯压力大,兼有地下水影响,工程地质条件极其复杂,且为穿越中梁山脉的第一座瓦斯突出隧道,相关设计施工经验欠缺.本文以鹞子岩隧道为工程背景,本着"区域防突措施先行、局部防突措施补充"的指导思想,在充分探明煤层地质特征的基础上,系统制定了极复杂地质条...     

渝怀二线新白沙沱隧道瓦斯突出及工区判定

研究目的:渝怀铁路增建二线新白沙沱隧道四次穿过二叠系上统吴家坪组煤系地层，煤层层厚0.35～0.81 m不等，隧道设计和施工均需要确定瓦斯突出危险性及瓦斯工区类型。本文在调查、收集临近既有煤矿、铁路隧道煤层瓦斯资料的基础上，采用瓦斯压力梯度法计算并判定瓦斯突出危险性，采用绝对瓦斯涌出量公式计算并判定瓦斯工区类型，旨在为隧道结构设防、风险管理、施工组织等提供依据。研究结论:(1)新白沙沱隧道埋深位于瓦斯风化带以下，场区瓦斯压力梯度约为4.5×10^-3～5.1×10^-3 MPa/m;(2)隧道揭煤处开挖工作面瓦斯初始压力超过了0.74 MPa的临界值，为瓦斯突出危险工作面；(3)隧道穿煤系地层段绝对瓦斯涌出量约为2.0～2.2 m³/min,为高瓦斯工区；(4)本研究成果可作为瓦斯隧道设计和施工依据，研究方法可为临近矿井和既有铁路的瓦斯隧道工区及突出判定提供参考。     

《铁路隧道设计规范》修订内容评析

研究目的:通过对行业标准《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)全面修订涉及的规范适用范围、设计使用年限、围岩分级、洞口工程、隧道防排水、衬砌配筋、无砟轨道及不良地质衬砌设计等主要内容的介绍和评析,指明今后隧道设计应重视和完善的新内容,使隧道工程设计更好地适应铁路建设发展要求。研究结论:(1)修订了规范适用范围,增加了隧道跨度分类标准,补充了隧道各部分结构设计使用年限要求;(2)引入了围岩基本质量指标BQ,补充了施工阶段围岩亚分级,完善了隧道围岩分级方法;(3)完善了洞口设计规定,增加了掘进机法及盾构法隧道衬砌设计要求,修订了衬砌受力钢筋的最小配筋率及构造要求;(4)优化了隧道防水等级标准及适用范围,补充了防排水措施、隧底排水要求;(5)新增了岩溶、瓦斯、高地应力区、黄土、寒区等不良地质及特殊岩土隧道设计规定,新增了施工方法及措施内容,增加了环境保护设计规定;(6)本研究成果可为铁路隧道设计施工提供借鉴。     

全风化花岗岩富水地层超大断面隧道设计技术

研究目的:在艰险困难山区,受铁路车站设置和联络线出岔影响,会出现多线车站隧道和变断面隧道,甚至形成超大断面隧道。当隧道位于软弱浅埋富水地层时,隧道建设存在以下安全风险:地形地质条件差,地下水发育,易坍塌破坏;初期支护受力大,变形控制难度大,存在变形侵限、失稳及塌方风险;隧道需采取多次开挖支护,受力转换困难,支撑拆换安全风险大。鉴于国内外软弱富水地层超大断面隧道实例不多、研究较少,本文结合实际工程,对此问题进行研究。研究结论:论文总结了国内外超大断面隧道修建技术现状,对隧道施工过程中的力学行为进行了分析,制定了隧道的超前支护措施、衬砌支护参数和施工方法,并得出如下主要结论:(1)软弱富水地层超大断面隧道修建难度大,安全风险高,造价高,需结合隧道工程的具体条件制定切实可行的支护措施和施工方法;(2)为控制软弱富水地层超大断面隧道初期支护变形和初期支护措施转换,采用大墙脚基础和多重支护措施是必要的;(3)为控制软弱富水地层变形,超大断面隧道变形及坍塌,应采取强有力的超前加固及掌子面加固措施;(4)该研究成果可为软弱地层超大断面隧道设计、施工提供借鉴。     

衢宁铁路政和至宁德越岭段线路方案研究

研究目的:衢州至宁德铁路是中长期铁路网规划中重要的区域铁路,位于浙西南和闽东北地区,其中政和至宁德段需穿越鹫峰山脉近80 km厚重"门"形山体,为避免出现特长隧道,规避施工及运营风险,有必要在不同限制坡度条件下综合考虑与周边路网匹配性、车站设置、环境保护、工程地质条件、工程难度及工程投资等因素对越岭地段线路方案进行系统研究。研究结论:(1)限制坡度6‰、9‰下,最长隧道均超过35 km,施工及运营风险较大;(2)限制坡度13‰下单线西绕方案容易与周边路网匹配,最长隧道长度仅17. 7 km,有效规避了施工及运营风险,近期投资显著节省,是最适宜的方案;(3)复杂山区选线是一个系统工程,应全面考虑线路平面及高程进行综合选线;(4)本研究成果可为类似项目提供借鉴和参考。